机电系统状态监测与故障诊断的技术探讨

摘要:随着社会经济不断的发展，人们的生活水平得到不断的提高，在通过现代技术为主线综合论述了机电系统在运行状态下进行监测与故障诊断技术的提升，同时也讲述了机电系统在运行状态下进行监测和故障诊断系统和方法的逐步进展，在技术的流程方面看，其主要是包括了信号的采集技术以及处理方法与分析、诊断故障的方法以及机电系统运行状态发展动向预测的先进技术。

关键词：当代技术；机电系统；相关技术

中图分类号：C35文献标识码： A

引言

在机电的系统当中，其监测和故障诊断的技术是集合计算机科学。但是，在电子测试过程中，人工的智能自动化以及机械电子等多学科在一起交义结合的一门新技术，同时这也是现代化冶金企业生产制造技术的发展结果，能够有效的排除机械故障，并且避免由此所带来的经济损失和人员伤亡。因为在运行过程中，其运行状态检测和故障诊断技术能够有效促进经济效益，因此在国际上得到了迅速的发展。

1.状态监测以及故障诊断系统的发展

针对机电系统状态监测以及诊断技术而言，在其发展的过程中，各式各样的监测仪器的出现、诊断仪器的出现及系统也得到了广为的出现，功能相对来说也是比较强大的，仅以振动测量仪器及系统为例，其功能在一定的程度上包括轴振动监测，例如：一是轴心轨迹分析；二是轴向转动；三是壳体振动监测等。频谱分析可以在一定的程度上分为频率、阶比谱、阶跟踪谱、三维功率谱等分析。自动预警、报警故障特征提取及诊断等就机电系统状态监测与故障诊断系统的发展，在国际上较为典型的诊断系统主要分为以下三种:

1.1关于离线定期的监测和诊断系统

在规定的时间之内，经过测试人员到现场进行操作，依次的采用传感器来对每个测试点进行常规监测，同时采用记录仪或存储器进行信号记录，把数据存储到专用微机或者是在计算机上面来完成。因为这类产品的系统使用方便而且成本比较低，因此在早起使用中广为采用。然而，这类产品的系统测试比较繁琐，并且离线定期监测，这样就需要专业测试人员进行测试和故障分析，较难及时避免突发性事故的发生。

1.2要实行在线的检测、离线的分析以及诊断系统

在这类系统当中，统统的称之为是主从机监测与诊断系统设备上安装多个测试点，在各个测试点都要安装传感器，并且还要由工作现场安装的微处理器对设备的每个传感器的数据进行采集和处理，同时相关的工作人员在主机系统上进行故障的判断与状态的分析，与离线定期监测系统相比对，这样能够在进行检测和预、报警并在测试点上免去了更换的步骤，但是，判断以及分析依然是需要专业的工作人员来对离线数据进行操作。

1.3关于自动线监测和诊断的系统

关于这类系统，在运用的过程中相对方便，能够更好的实现自动在线监测设备的工作状态，并且还能够及时的预报设备故障，同时还能够在线实现数据处理与分析判断。对值班人员的要求也在短期培训后亦可，此类系统技术先进，并不需要专业工作人员对测试点进行检测、分析以及判断，其设备能够根据相关程序进行智能优化后进行分析以及判断但设备本身软硬件研发制作工作量大，但是，却是具有着比较高的应用成本。状态监测和诊断系统可以运用在不同的机电设备系统上，这样变可以采用不同的监测和诊断方式来随着计算机技术的成熟以及发展，使其应用的成本降低，这样也能够对设备本身走向自动在线监测与诊断的方向发展，现代技术在设备监测与诊断维护的定检、巡检和检修也逐步迈向长期连续监测与预测性维修方式过度。

2.状态监测以及故障诊断的技术不断进步

在进行监测和故障诊断技术的流程来看，其分别能够分成为信号采集、信号处理以及故障诊断等几个阶段，并且技术的流程进展概况如下:

2.1关于信号的采集技术

在机电运行时，对于每种信号进行采集以及监测针对信号的真实性在整个采集过程中，传感器是最为关键的设备，通常情况下，我们生产中使用的传感器包括以下几种，振动传感器，声级计，声发射传感器，温度传感器。在以往的时间里，传感器的使用偏重于硬件的设计，要求其必须具备良好的动态特性，同时要求具有十分高的灵敏度，并且还要有着比较稳定以及抗干扰的能力。随着监测诊断技术的不断发展，传感器的种类和数量也日益更新，带动了传感器布局的运用，不同类型的传感器可以在不同的组群当中使用，以此来对产品的信息进行整合研究。

2.2关于信号分析以及处理方法

在机电系统当中，其检测以及诊断技术的关键就是信号的处理问题，同时这也是是理论与实践研究相结合的一个实例。在系统当中，其原始的信号得到放大，使得很多部分不可以被直接利用，必须经过信号处理技术对信号进行分析，为了能够使机电运行系统变得更加的敏感以及稳定，有效的接受和分析检测诊断技术就成为了关键在机电系统当中的信号分析和处理中，通常采用空间域滤波的预处理、采用Vold-Kalman滤波的多轴阶比信号分析技术、适于非平稳信号的基于Wigner-Ville分布分析、混沌分析方法以及智能传感与检测技术等，都是最近几年来发展出的新技术新方法，利用传感器以及技术平台相互结之。

2.3关于设备故障诊断的相关方法

在设备出现故障的过程中，怎样研究诊断机电系统故障的方法是监测与诊断技术的核心，其最为主要监测的内容就是如何才能够识别机电系统是否是正常的运行状态，诊断故障主要的原因是对机电系统是否运行异常进行故障分析我国现行的故障诊断技术有不同的类型，其最为主要的有振声的诊断、温度的诊断以及光谱分析等诊断的技术，但是因为没有一个比较高的技术水平，在过仪器处理之后的信号还需是要进行人工分析，然而对于操作的人员来说，其技术要求是比较高的。但是，随着科学技术的不断进步，其故障诊断已经实现了自动化以及智能化。模糊理论能够解决不确定信息，因此，通常情况下将会选择和专家系结合，全而的做出处理信息融合方法解决了综合诊断的困扰，通过神经元网络进行信息融合具有非常显著的效果此外，分形以及小波与混沌等非线性理论也得到了非常广泛的应用，同时也拓宽了故障诊断技术的范围。

3.关于机电系统状态趋势预测技术

为了能够更好的保证机电设备可靠而有效地实现其功能，在国内外的研究过程中其最为主要的是经历了三个阶段：第一个阶段就是对运行下的设备进行监测。第二个极端就是进行故障的诊断，这主要是在故障发生时进行的。第三个阶段就是对状态发展和早期故障进行趋势预示，进而施行状态维护，这主要是在未发生故障时进行的.面向机电系统的状态趋势预测技术是状态监测与故障诊断技术的深入，然而，状态的监测和故障诊断的技术又是状态趋势预测技术的基础.

因为在几点的系统中，其大部分早期故障是可预知的趋势性故障，所以在最近的几年来，国内外进行了故障趋势预示方法的研究，其最为主要的方法有如下几个方面：第一个方面就是对数值分析预示方法，这种方面的一种比较直接的预测方法，通常是采用预测统计的相关方法，并且按照最小二乘法的预测，回归预测法或因果关系法。第二个方面就是现代模型预测方法，这种方法是正在从研究的阶段慢慢的向着实用的阶段去不断的发展。第三个方面就是基于人工智能的预测方法，这种方向现阶段正在处于研究探讨阶段，其中包括了神经网络预测方式、专家系统预测方式以及混沌预测方式等，这项方式的形成了相互交叉形式。

在目前阶段，关于机电的系统现代化的程度正在不断的提高，同时其结构也在不断的复杂化，这样就需要考虑进行更为复杂的运行状态以及工艺参数和工作方面的环境，相对比较简便的预测技术已经是不能够满足和知道设备的趋势，同时也预示以及状态维护，在对一些大型的机电系统中，其并非是平稳、时变的实际预测问题依然是值得去不断的深入研究，在最近的几年来，在流体等研究领域中提出的混沌可以在一定的程度上预测问题，，是非常值得在一些大型的机电系统的应用领域进行研究以及探讨，同时其故障趋势预示的主要难点在于:非线性以及非平稳问题方面的问题。关于智能预示的方法研究、不通过预测方法的选择以及干扰等方面的问题，对于这些问题，都将是成为在今后的重点研究对象。在有关几点系统中，其早期的故障智能预示技术以及相关领域研究内容也是国家自然科学基金重点资助的研究课题。

依然是值得进行下一部的研究，其主要是包括：第一是非平稳故障趋势智能预示技术研究。例如采用基于经验的模态分解、矢量量子法以及隐马尔可夫法等适用于非平稳过程分析的方法等。第二是非线性问题机电系统早期故障预测智能方法研究。例如非线性支持向量机算法、基于知识的非线性预测模型以及相关智能技术等。然而机电系统状态趋势预测技术有利于保证大型复杂机电设备的安全运行，预测故障发生以及设备维修的日期，延长设备累积维修周期，设备维护费用的节约，设备的使用效率得到提高。

结束语：

针对机电系统的运行状态监测与机电系统的故障诊断技术而言，可以在一定的程度上对意外事故节能型有效的避免，消除续发损坏，维护费用可以大量节约，无论对安全生产还是对科学维护在一定的程度上都具着重要的意义。

参考文献：

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